盾构机主驱动单唇形密封圈密封性能研究

以典型工况下盾构机主驱动单唇形密封圈为研究对象,利用单轴拉伸试验得到密封圈丁腈橡胶材料的应力-应变曲线,确定Yeoh三阶模型的材料参数;建立单唇形密封圈的二维轴对称有限元模型,研究介质压力、压差、摩擦因数和温度对其密封性能的影响规律。研究表明：介质压力主要影响最大接触应力,随着介质压力的增加,最大接触应力呈线性增加;介质压差主要影响最大接触应力和接触长度,随着介质压差的增加,最大接触应力先线性增加然后基本保持不变,而接触长度呈非线性增加;温度变化对密封性能的影响可以忽略;在考虑的工况条件下,单唇形密封圈唇口与旋转轴接触处产生的最大接触应力始终大于介质压力,密封性能良好。     

NFM盾构机主传动轴旋转密封系统

本文旨在介绍NFM盾构机的主传动轴的关键旋转密封系统。     

盾构机主驱动VD形密封圈密封性能研究与优化

为研究盾构机主驱动密封圈压缩量以及正反面润滑油脂载荷对密封圈密封性能的影响,通过ANSYS有限元软件研究在不同压缩量和密封圈不同正反面加载压力下,丁腈橡胶(NBR)材料的VD形密封圈的密封性能。结果表明：在压缩量3～7 mm区间,随着压缩量的增加,密封圈接触面的最大von Mises应力先不断增加后逐渐趋于稳定,而最大接触压力不断下降;当压差保持一致时,随着密封圈正反面的压力升高,该VD形密封圈接触面最大压力也保持相近幅值的上升;当密封圈正反面压力变化时,该密封圈结构保证了接触压力的裕度,从而保证了密封结构密封效果的稳定性。通过曲面响应法,对设计的一种带反面支撑结构的VD形密封圈进行优化,得出在压缩量7 mm,密封圈正反面压力0.9-0.6 MPa时,其密封效果最好时出现在支撑角度为9.345 3°,支撑长度为59.499 mm时,优化后VD形密封圈最大接触压力提高了16%～25%。     

基于压差控制的泥水平衡式盾构机主驱动密封气动自动保压系统研究及应用

泥水平衡式盾构机主驱动四道唇形密封组合承压能力一般不超过0.6 MPa,无法满足设备在大于0.6 MPa的高水压工况下的安全施工需求.据此,设计了基于压差控制的泥水平衡式盾构机主驱动密封气动自动保压系统.该系统可将现有唇形密封承压能力提高至0.8 MPa,并可自动实现加压、泄压,无需人为参与,降低工人劳动强度.对该系统...     

盾构机主轴承密封圈密封性能研究

大埋深隧道对盾构机主轴承密封性能提出了更高的要求。利用有限元分析软件ANSYS Workbench研究不同材质的压紧环密封圈在不同载荷下的受力状况,研究其密封性能。分析结果表明,压紧环唇形密封圈的密封能力与预紧载荷和材质均有关系,当预紧载荷越大,密封圈硬度值越高时,密封面的接触压力就越大,密封能力就越强。因此,为提高大埋深盾构机主轴承密封圈的密封性能,可采取以下措施:在材料方面应选择高硬度值的压紧环密封圈,必要时可增加压紧环密封圈的数量;在结构方面应适当增加压紧环的直径,保证压紧环有足够的预紧行程施加更大的位移载荷,提高密封面接触压力。     

地面驱动单螺杆抽油泵光杆密封结构改进

针对地面驱动单螺杆抽油泵光杆密封的泄漏问题进行了设计改进,使密封更可靠,且易于维护和维修.应用了新式的特殊唇形密封圈,采用新型的复合密封内置于主轴内孔和卡口定位的紧凑结构,更加经济适用.     

盾构机唇形密封流固热耦合仿真研究

盾构机主驱动唇形密封性能直接影响整台盾构机的施工效率。盾构机主驱动唇封密封介质为润滑脂,工作时唇口温度可达50～60℃,为更好地预测唇封的密封性能,考虑润滑脂流变特性、唇口温度对流场分析、密封材料的影响,建立盾构机唇形密封流固热耦合仿真模型。利用流速分离法推导润滑脂二维雷诺方程,采用赫兹接触模型计算粗糙峰接触压力,结合有限元软件开展热力耦合分析,实现唇封温度场及摩擦力矩、泄漏率等关键性能参数的定量预测。结果表明：考虑温度场后唇封最大接触压力减小,接触宽度增大,摩擦力矩减小。温度对唇封应力应变状态及密封性能产生较大影响,这对盾构机主驱动唇形密封设计具有一定指导作用。     

工况对盾构机主驱动轴承润滑特性的影响

以某隧道工程实际工况条件为例,建立盾构机主驱动轴承载荷分布计算模型和等温线接触弹流润滑模型,通过数值分析得到极限工况和占比99.9%的工况条件下盾构机主驱动轴承的油膜厚度及油膜压力分布;依据实际工况条件分析不同工况对轴承油膜厚度、油膜压力的影响规律,以及滚子所处位置不同时滚子负载与油膜压力和膜厚之间的变化关系。结果表明：不同工况下主轴承油膜厚度、油膜压力分布规律相似,均出现二次峰值;同一工况下,随着滚子于主轴承所处位置不同,油膜压力及膜厚最值随滚子负载的增大而减小;同一位置处二者最值随主轴承受力的增大而减小。     

大直径泥水盾构机主驱动环件再制造案例分析

因施工地质条件及驱动结构设计等原因,主驱动的油脂环、外壳体、密封跑道环等环件极易磨损,在进行大修或再制造时均需要进行更换。以在北京铁路直径线某标段使用的?11.97 m的NFM泥水盾构机为例,针对盾构机主驱动环件磨损问题,通过实例分析讨论,制定环件的再制造方案。方案实施后,有效恢复了各部件的使用性能,提升了盾构机部件再利用价值、缩短了再制造周期。     

盾构机驱动外壳密封位修复残余应力浅析

盾构机（如图1所示）是当今世界上最先进的隧道掘进超大型专用设备,已广泛用于地铁、铁路、公路、市政以及水电等隧道工程。     

盾构主驱动密封失效的原因及预防措施

密封失效是威胁盾构主驱动使用寿命的最重要因素,文中在简要介绍盾构主驱动密封的结构类型和密封原理基础上,针对其主要失效形式着重分析了密封失效的几种原因,从设计、装配、监测、维护等方面提出了多项预防措施,可供盾构设计和使用维护相关人员参考借鉴.     

超大直径盾构机主驱动翻身平吊装置的设计及应用

近年来,盾构随国家基建的迅速发展朝着超大直径的趋势发展,而超大直径盾构机主驱动自重大,非标程度高,其吊装工序成为盾构制作中的重点和难点,往往需要设计相应的工具装备才能完成主驱动装配.针对超大直径盾构机主驱动总成翻身吊装工序,以实际盾构产品和厂房装配工况为依托,设计了一套适应性广、安全性强的新型超大直径盾构机主驱动吊装装...     

超大直径盾构机主驱动密封带压更换技术

随着盾构施工技术的日渐成熟,盾构机作为核心设备被越来越多的投入到地铁、高铁隧道施工中。针对济南黄河隧道施工中,使用的超大直径复合式泥水平衡盾构机盾构机主驱动密封失效问题,经过现场检查、制定方案,最后在粉质黏土地层中采用带压进仓方式,成功完成了超大直径盾构机主驱动密封的更换,国内首次实现了自主带压进仓更换主驱动密封,具有较为深远的意义。     

盾构主驱动聚氨酯密封系统高效冷却研究

针对常规盾构主驱动密封系统频繁失效的问题,提出了盾构主驱动聚氨酯密封系统形式。为保证聚氨酯密封长期使用温度低于70℃,通过试验与仿真方法,研究聚氨酯密封系统摩擦热及冷却效率。试验测得聚氨酯密封润滑状态下滑动摩擦系数及力学性能数据,进而通过仿真手段得到直径为7.45 m的密封,发热量为51 kW。在此基础上建立盾构密封系统仿真模型,进行共轭换热仿真计算,得到冷却流量对唇口温度的影响曲线。通过设计优化异形-低热阻冷却水套,实现强化传热,最终使盾构聚氨酯密封唇口温度达到70℃以内,为聚氨酯密封应用于大直径盾构提供了理论依据。     

尾轴密封用高速高压唇形密封圈失效研究

针对尾轴密封用高速高压唇形密封圈在模拟试验器运转过程中出现的泄漏故障,从唇形密封圈失效后的形貌特征以及结合红外光谱分析,确定唇形密封圈失效的主要原因为:高速、高压差交变载荷作用下,橡胶与金属粘着磨损同时摩擦生热加速橡胶老化,导致材料发生断裂,唇形密封圈密封失效;提高材料的耐高温性以及降低材料表面摩擦系数,能够有效解决唇形密封圈密封泄漏的难题。     

高承压泥水平衡盾构机主驱动压力补偿系统研究

基于高承压泥水平衡盾构机的市场需求,研究了一种主驱动压力补偿系统。首先对组合密封形式的承压能力进行了仿真分析;其次对两种不同控制方式的压力补偿系统设计方案进行了对比研究;最终确定了一种性能稳定、可靠性高的全气动控制的主驱动压力补偿系统,从而提高了泥水平衡盾构机的整机承压能力。通过模拟盾构机掘进过程中各密封腔体压力变化,搭载自适应密封压力补偿系统试验台进行实验分析,并成功应用于国内多个超大直径泥水平衡盾构机。     

盾构机主驱动启动控制研究

详细介绍了盾构机主驱动系统,通过对电机控制的角度对比,深入分析了2种启动方式的特点以及应用,从而得出同轴连接需要同步运行的盾构机驱动主从启动控制是一种最佳的选择方案.     

高水压环境下盾构主轴承唇形密封圈密封性能分析

在分析盾构主轴承密封结构及功能的基础上,结合琼州海峡跨海隧道工程,建立了主轴承密封圈仿真分析模型,分析不同压力差下,唇形密封圈的保持架结构,对主轴承密封圈受力情况和密封性能的影响。研究结果表明：有楔形突起的保持架对密封圈的受力情况及密封性能具有较大影响。该结构有效改善了密封圈的力学结构,提高了其结构的稳定性和密封性能的稳定性,在保证良好密封性能的前提下,使密封圈有较小的变形和等效应力。     

不良地层敞开式TBM主驱动密封隧道内更换技术

主轴承作为TBM的关键核心部件,施工过程中一旦出现故障,将带来巨大经济损失。主驱动密封是阻挡外界杂质、保障主轴承正常运行的重要屏障。但复杂地质条件下,常常因主驱动密封磨损而导致密封效果大打折扣,这对不良地层主驱动密封隧道内更换提出迫切需求。针对某引水隧道工程敞开式TBM主驱动密封不良地层下损坏的突发状况,采用注浆止水、地层加固改善地质条件,并采用多种方式对刀盘进行固定,通过拆卸刀盘、更换密封、复位刀盘等过程对其进行了更换,更换后密封工作状态良好,为今后全断面隧道掘进机施工中主驱动密封不良地层下更换提供重要的借鉴。     

盾构机刀盘变频驱动控制系统研究

针对盾构机的刀盘驱动系统进行了全新的设计。系统选用8台西门子G130系列变频器,采用主从控制方式,重点解决多电机的同步运行问题,实现了多台电机之间的转矩平衡。8台变频器同时响应PLC的转速给定信号,每台变频器分别对各自的电机施加力矩,具备结构简单、运行稳定、电机力矩一致性好和易于维护等优势。在程序结构的设计上,采用了应用接口程序的编写方式,使程序核心部分相对稳定,又有灵活的扩展及操作能力。